[發(fā)明專利]CaCu3Ti4O12晶體生長原料的合成方法及制備CaCu3Ti4O12晶體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610006799.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN105568383B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李百中;李錚;施振華;齊紅基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): C30B29/22
• 分類號(hào): C30B29/22;C30B9/12
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 張澤純,張寧展

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體生長領(lǐng)域，特別是一種采用熔鹽法生長 CaCu₃Ti₄O₁₂晶體的方法。

背景技術(shù)

2000年，研究者首次報(bào)道出了一種具有巨介電常數(shù)的CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料，具有高達(dá)10⁴的相對(duì)介電常數(shù)(Journal of Solid State Chemistry, 2000,151:323)，并且在100～600K之間相對(duì)介電常數(shù)值基本不隨溫度而變化。而CaCu₃Ti₄O₁₂單晶樣品的相對(duì)介電常數(shù)甚至可達(dá)10⁵或是更高，所以10余年來成為人們研究的熱點(diǎn)之一，CaCu₃Ti₄O₁₂的巨介電常數(shù)及其高的熱穩(wěn)定性使得該材料有望在高密度信息存儲(chǔ)、高介電容器、高儲(chǔ)能密度材料等領(lǐng)域形成廣泛的應(yīng)用。

目前研究報(bào)道出來的CaCu₃Ti₄O₁₂晶體生長技術(shù)很少，如區(qū)熔法 (Science,2001,293(27):673)和自發(fā)成核法(Journal of Crystal Growth, 2014,408:60)，且均不成熟，生長出來的晶體尺寸很小、包裹物較多，限制了CaCu₃Ti₄O₁₂晶體在器件上的應(yīng)用。CaCu₃Ti₄O₁₂晶體存在非一致共熔、原料中CuO易揮發(fā)和分解導(dǎo)致原料偏離配比等因素，給晶體生長帶來很大難度。由于CaCu₃Ti₄O₁₂晶體為非一致共熔，采取區(qū)熔法生長CaCu₃Ti₄O₁₂晶體會(huì)導(dǎo)致原料熔化以后偏離配比，導(dǎo)致晶體純度不高，而且用區(qū)熔法生長出的晶體尺寸較小；自發(fā)成核法生長的CaCu₃Ti₄O₁₂晶體，由于成核點(diǎn)較多，各小晶粒在生長過程中是競爭關(guān)系，導(dǎo)致晶體粒徑不大并且在晶體生長過程中有吸留、包夾等現(xiàn)象，導(dǎo)致晶體有大量包裹體。兩種方法生長的晶體在晶體尺寸和純度等方面均影響 CaCu₃Ti₄O₁₂晶體在器件上的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種CaCu₃Ti₄O₁₂晶體原料的合成方法及制備 CaCu₃Ti₄O₁₂晶體的方法，解決了現(xiàn)有的區(qū)熔法和自發(fā)成核法生長的 CaCu₃Ti₄O₁₂晶體存在的晶體尺寸小、包裹物較多的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種CaCu₃Ti₄O₁₂晶體生長原料的合成方法，其特點(diǎn)在于，包括以下步驟：

(1).以純度皆為99.9％的CaCO₃、CuO和TiO₂為初始原料，按照 Ca²⁺:Cu²⁺:Ti⁴⁺的摩爾比1:(57～61):(19～21)稱取原料；

(2).將所述的原料充分混合均勻，壓制成塊，接著進(jìn)行塊料燒結(jié)，燒結(jié)過程在930～960℃下恒溫?zé)Y(jié)8～12h。

一種利用所述的CaCu₃Ti₄O₁₂晶體生長原料制備CaCu₃Ti₄O₁₂晶體的方法，包括以下步驟：

(1).將權(quán)利要求1得到的CaCu₃Ti₄O₁₂晶體生長原料放入晶體生長爐中，升溫至1180～1200℃熔化，恒溫10～24h，攪拌溶液24h，取出攪拌槳，再恒溫10～24h，然后冷卻到飽和溫度以上5～15℃，得到混合均勻的熔體；